預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護測量組元的製作方法

2023-06-26 05:07:31 3

專利名稱：預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護測量組元的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及陰極保護領域，具體為一種預應力鋼筒混凝土管道(PCCP管道) 的陰極保護測量組元。
背景技術：
在對PCCP管道實施陰極保護時，按提供陰極極化電流的方式不同，有外加電流式陰極保護和犧牲陽極式陰極保護兩種方式可供選擇。通常，選擇犧牲陽極式陰極保護方式。犧牲陽極式陰極保護方式在實施時，首先要選擇合適的犧牲陽極(如鋅合金犧牲陽極)以及能保證犧牲陽極電化學性能的填包料。把犧牲陽極裝入填包料袋中，埋在離 PCCP管道2 3米遠的地方；根據PCCP管徑的大小，有時在管子的橫截面上要埋幾支犧牲陽極，這種多支的犧牲陽極，通常布置在管道橫截面的「4點鐘」、「8點鐘」或「6點鐘」的位置。其次，把犧牲陽極和PCCP管道通過電纜可靠地聯接起來。即，電纜的一端焊接在犧牲陽極的鋼芯上，電纜的另一端焊接在PCCP管道的預應力鋼絲和鋼筒上；焊接處都要焊牢，並做好防腐絕緣。最後，由PCCP管道上焊接出測量保護參數用的電纜，引到測試樁內的接線板上， 供測量用。常規的測量方法是將可攜式硫酸銅參比電極放在PCCP管道的正上方，並充分澆水，使其與大地處於良好接觸，然後用數字萬用表的黑筆(負端)與參比電極相連，紅表筆(正端)與測試樁內的PCCP引出的測量電纜相連(在接線板上有端子)，打開萬用表，置於2V直流電壓檔，就可以測得PCCP的陰極保護電位了。這種常規的測量方法的最大缺點在於對犧牲陽極式陰極保護的PCCP管道而言， 它不能測出陰極保護極化值ΔΕ。評價陰極保護的效果如何，要依據美國的NACE RP0100-2004標準給出的判斷準則 (我國也正在制定同類標準，判斷準則是一致的)。在判斷準則中，給出了二項指標一是PCCP管道的陰極保護電位不能比-IOOOmV更負。過負可能會導致預應力鋼絲氫脆，將產生爆管的安全事故。這一指標，通過常規的測量方法是可以測得的。二是PCCP管道的陰極極化值應能達到IOOmV (或略小於IOOmV)，在這樣的陰極極化值作用下，PCCP管道達到了陰極保護。這一指標，通過常規測量方法，在犧牲陽極式陰極保護的情況下，是測不出來的。因此，用常規的測量方法，無法評價PCCP管道的陰極保護狀況。這是因為，陰極極化值AE = E。p_E。。 ，其中E。p為PCCP管道的陰極保護電位(或管/地電位)，E。。 為沒有施加陰極保護時，PCCP管道的腐蝕電位(或自然電位)。犧牲陽極焊上去之後，就不再斷開了，因此也就測不出E。。 。於是，無法確定ΔΕ、無法確定PCCP的陰極保護狀況。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護測量組元，解決現有技術中無法確定陰極保護極化值、不能準確地評價陰極保護狀況等問題。本實用新型的技術方案是一種預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護測量組元，所述陰極保護測量組元為位於混凝土結構體中的三部分構成第一個組成部分是處於陰極保護狀態下的鋼絲試件測量組元被保護體；第二個組成部位是處於自然腐蝕狀態下的鋼絲試件自然腐蝕體；第三個組成部分是長效硫酸銅參比電極。所述測量組元被保護體鋼絲試件的一端焊上電纜，電纜的另一端引到測試樁內的接線板上，並將其與由預應力鋼筒混凝土管道上引出的電纜在測試樁內的接線板上跨接， 使測量組元被保護體與預應力鋼筒混凝土管道的預應力鋼絲處於電導通狀態。所述的預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護測量組元，測量組元被保護體接到萬用表的紅筆端或恆電位儀的對電極端。所述自然腐蝕體鋼絲試件的一端焊上電纜，電纜的另一端引到測試樁內的接線板上，使該鋼絲試件處於自然腐蝕狀態。所述的預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護測量組元，自然腐蝕體接到萬用表的紅筆端或恆電位儀的工作電極端。所述的預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護測量組元，長效硫酸銅參比電極的一端焊上電纜，電纜的另一端引到測試樁內的接線板上。所述的預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護測量組元，長效硫酸銅參比電極接到萬用表的黑筆端或恆電位儀的參比電極端。與現有技術相比，本實用新型的優點及有益效果如下1、本實用新型在結構上為三電極處於自然狀態下的鋼絲試件，處於保護狀態下的鋼絲試件和參比電極。參比電極都與鋼絲試件共同處於混凝土環境中，所用的參比電極不同是經典的硫酸銅參比電極。本實用新型解決犧牲陽極不能全部同步斷開或有嚴重雜散電流幹擾的情況下，預應力鋼絲的自然腐蝕電位測量問題；施加陰極保護後，預應力鋼絲的陰極保護電位測量問題。在此基礎上，解決預應力鋼絲是否達到了標準中規定的指標的判斷、評價問題。2、本實用新型強調了與PCCP陰極保護工程實踐有密切關係的保護電流密度測量的功能，以及陰極極化值ΔΕ和頂降的確定。3、本實用新型在用三電極結構的測量組元進行極化曲線和腐蝕速度測量時，完全可以用原來處於保護狀態下的鋼絲試件做為輔助電極(接到恆電位儀的「C」端)，處於自然腐蝕狀態下的鋼絲試件做為研究電極(接到恆電位儀的「W」端)，參比電極仍做上述測量中的參比電極(接到恆電位儀的「R」端)。上述的極化曲線一般為弱極化區或線性區的測量，對被測量體系擾動小，測量周期短。4、參比電極必須具備的性能是在長期使用時電位穩定，重現性好，交換電流密度大(不易極化)，使用壽命長，有一定的機械強度。參比電極必須是可逆電極，可逆電極必須是處於平衡狀態。本實用新型中使用的是長效硫酸銅參比電極，屬於用得最普遍、用的歷史最悠久的四種參比電極之一(氯化銀電極、鋅及鋅合金電極、硫酸銅電極、甘汞電極)。理論研究和長期的普遍使用實踐均已證明硫酸銅參比電極具備上述的全部必備性能。5、本實用新型探頭(組元)沒有規定的或固定的尺寸，混凝土層能把三電極包裹起來，厚度、間距適中即可。6、本實用新型結構簡單，可靠性高，使用壽命(周期)長，可以達到20年，鋼絲試件及整個測量組元加工製作較容易，可滿足NACERP0100-2004美國標準規定的陰極保護準則的測量要求，可用於PCCP管道的陰極保護效果評價。

圖1為本實用新型結構示意圖。圖中，1測量組元被保護體(Φ7πιπι) ；2長效(硫酸銅)參比電極；3自然腐蝕體 (Φ7πιπι) ；4混凝土結構體。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護測量組元由位於混凝土結構體4中的三部分組成第一個組成部分是處於陰極保護狀態下的鋼絲試件測量組元被保護體1，用來模擬PCCP管道中的預應力鋼絲的保護狀態。具體做法是該鋼絲試件的一端焊上電纜並做好防腐絕緣，電纜的另一端引到測試樁內的接線板上，並將其與由PCCP管道上引出的電纜在測試樁內的接線板上跨接，使測量組元被保護體1與PCCP管道的預應力鋼絲處於電導通狀態，均處於陰極保護狀態。於是，由測量組元被保護體1接到萬用表的紅筆端或恆電位儀的「C」端(「C」端是對電極端)，測得的陰極保護電位，就代表了 PCCP管道的預應力鋼絲的陰極保護電位Ε。ρ。第二個組成部位是處於自然腐蝕狀態下的鋼絲試件自然腐蝕體3，也焊出一條引出電纜，電纜的另一端也引到測試樁內的接線板上，但不與由管道上引出的電纜跨接，使該鋼絲試件處於自然腐蝕狀態，模擬PCCP管道不施加陰極保護時，預應力鋼絲的自然腐蝕狀態。於是，由該自然腐蝕體3接到萬用表的紅筆端或恆電位儀的「W」端(「W」端是工作電極端)，測得的腐蝕電位，就代表了 PCCP管道中預應力未施加陰極保護時的腐蝕電位 Ecorr0第三個組成部分是長效(硫酸銅)參比電極2，長效(硫酸銅)參比電極2焊出一條引出電纜，引到測試樁內的接線板上，作為參照比較的電極，長效(硫酸銅)參比電極 2接到萬用表的黑筆端或恆電位儀的「R」端(「R」端是參比電極端)，在測量陰極保護電位 Ε。ρ和腐蝕電位Ε。。 時用。在測量組元內預置長效硫酸銅參比電極的優點在於，可顯著地降低測量中的IR降，提高測量的準確性。有了這個預置的參比電極，測量時就可以不用可攜式參比電極了，現場測量時比較方便。當長效參比電極失效後，也可用可攜式參比電極在地面測量，並不影響到測量組元的功能。由本實用新型的測量組元可以測得(I)PCCP管道的陰極保護電位Eep(判斷是否比-IOOOmV更負)；(2)PCCP管道的腐蝕電位E。。rr(評價其腐蝕傾向或程度)；[0038](3)確定陰極極化值AE = Ecp-Ecorr(判斷PCCP管道是否達到保護準則)；(4)處於保護狀態的鋼絲試件的斷電電位E。ff ；(5)確定 IR 降，IR = Ecp-Eoff ；(6)處於保護狀態下的鋼絲試件的保護電流I。p ；(7)確定保護狀態下鋼絲試件的保護電流密度i。p = ICP/S(S為鋼絲試件的面積。 該參數可為判斷測量組元埋設處附近的預應力鋼絲的保護電流密度提供依據；可謂同類腐蝕環境條件下，陰極保護設計參數選擇提供參考)。本實用新型測量組元的測量方法如下陰極保護電位E。p、腐蝕電位E。m的測量方法及陰極極化值Δ E的確定方法，如前所述。斷電電位E。ff的測量在處於保護狀態的鋼絲試件端子與PCCP引出線端子處在兩個端子跨接時，將帶鱷魚夾的萬用表黑筆端夾牢在長效參比電極的端子上，將帶鱷魚夾的萬用表紅筆端夾牢在保護狀態下的鋼絲試件端子上，萬用表置於2V直流電壓檔，記錄陰極保護電位E。p。然後，斷開兩個端子的跨接，在斷開跨接的(幾乎)同時，馬上讀取(記錄) 萬用表顯示的數值，該數值即為斷電電位E。ff。這一參數測量過程中的關鍵步驟在於斷開跨接的(幾乎)同時，馬上、立刻、(幾乎)同步地讀取(記錄)萬用表顯示的數值。測量結束，恢復好跨接。IR降得確定E。p_E。ff = IR0因為在測量組元中，長效參比電極的鋼絲試件之間的距離很小，即R很小；而且鋼絲試件的陰極保護電流I也很小，通常在微安級。故，頂會很小。鋼絲試件的保護電流I。p的測量將帶鱷魚夾的萬用表的黑筆夾牢在處於保護狀態的鋼絲試件的接線端子上，紅筆夾牢在管道引出線的端子上。把萬用表調至直流電流檔， 位於2mA檔，打開萬用表，處於測量狀態。然後，斷開跨接，讀取(記錄)電流值I。p;如果測量當量程過大，可調向更小的下一級量程，直至能讀出電流值。關鍵操作步驟在於先接入萬用表，後斷開，不能反。測量結束後，恢復跨接。保護電流密度的確定i。p = Icp/S = Icp/ π dl式中，d為鋼絲直徑，cm ；1為暴露於混凝土中的鋼絲試件的長度，cm ；icp為保護電流密度，mA/cm2或μ A/cm2。本實用新型PCCP陰極保護測量組元的現場測量數據如下表 權利要求1. 一種預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護測量組元，其特徵在於，所述陰極保護測量組元為位於混凝土結構體中的三部分構成第一個組成部分是處於陰極保護狀態下的鋼絲試件測量組元被保護體；第二個組成部位是處於自然腐蝕狀態下的鋼絲試件自然腐蝕體；第三個組成部分是長效硫酸銅參比電極。
專利摘要本實用新型涉及陰極保護領域，具體為一種預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護測量組元。所述陰極保護測量組元為位於混凝土結構體中的三部分構成第一個組成部分是處於陰極保護狀態下的鋼絲試件測量組元被保護體；第二個組成部位是處於自然腐蝕狀態下的鋼絲試件自然腐蝕體；第三個組成部分是長效硫酸銅參比電極。本實用新型參比電極都與鋼絲試件共同處於混凝土環境中，所用的參比電極不同是經典的硫酸銅參比電極，解決犧牲陽極不能全部同步斷開或有嚴重雜散電流幹擾的情況下，預應力鋼絲的自然腐蝕電位測量問題；施加陰極保護後，預應力鋼絲的陰極保護電位測量問題。在此基礎上，解決預應力鋼絲是否達到標準中規定的指標的判斷、評價問題。
文檔編號C23F13/06GK202063997SQ20112005671
公開日2011年12月7日 申請日期2011年3月7日 優先權日2011年3月7日
發明者孫國濤, 常守文, 張勇, 李文新, 李紅偉, 臧晗宇 申請人:瀋陽中科弘大腐蝕控制工程技術有限公司